JPWO2020171131A5 - - Google Patents
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Description
【０００８】
くは０．００５ｍｍ２以上、より好ましくは０．５ｍｍ２以上、さらに好ましくは２．０ｍｍ２以上の連続面積のシングルドメインを有する。当然理解されるべきことであるが、本開示の有機半導体デバイスにおける有機半導体単結晶膜は、上記好ましい連続面積のシングルドメインを有する有機半導体単結晶膜が分離されて有機半導体デバイスに組み込まれていてもよい。例えば、上記好ましい連続面積のシングルドメインを有する有機半導体単結晶膜が、複数片の有機半導体単結晶膜に分離されて有機半導体デバイスに組み込まれたものでもよく、及び／または上記好ましい連続面積のシングルドメインを有する有機半導体単結晶膜の不要な部分がフォトリソグラフィ等によりエッチングされ、複数片の有機半導体単結晶膜に分離されて有機半導体デバイスに組み込まれたものでもよい。有機半導体デバイス内で各有機半導体膜が分離されていることで、他の素子と電気的に孤立させることができる。分離された各有機半導体単結晶膜が、結晶軸の方向が揃った単結晶膜から得られていることは、単結晶Ｘ線回折、電子線回折で測定することや偏光顕微鏡での観察によって確認できる。
［００２２］
本開示の有機半導体デバイスにおける有機半導体単結晶膜は、好ましくは０．５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上、より好ましくは３．０ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上、さらに好ましくは５．０ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上、さらにより好ましくは７．５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上、さらにより好ましくは１０ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上の移動度を示す。有機半導体単結晶膜の移動度は、有機電界効果トランジスタの測定結果から算出することができる。
［００２３］
本開示の有機半導体デバイスにおいて、基板の有機半導体単結晶膜と接する面の少なくとも一部は、疎水性、溶剤可溶性、非耐熱性、またはそれらの組み合わせの特性を有する。好ましくは、基板の有機半導体単結晶膜と接する面の全体が、疎水性、溶剤可溶性、非耐熱性、またはそれらの組み合わせの特性を有し、より好ましくは、基板全体が、疎水性、溶剤可溶性、非耐熱性、またはそれらの組み合わせの特性を有する。
［００２４］
本願において疎水性とは、好ましくは８０度以上の接触角、より好ましくは９０度以上の接触角、さらに好ましくは１００度以上、さらにより好ましくは１１０度以上、さらにより好ましくは１５０度以上の接触角を有し得る。
［００２５］
本開示の有機半導体デバイスにおける基板の有機半導体単結晶膜と接する面の少なくとも一部、好ましくは基板の有機半導体単結晶膜と接する面の全体、より好ましくは基板全体が前記好ましい範囲の疎水性を示すことにより、疎水性基板上に配置した有機半導体単結晶膜を用いてデバイスを作製する場合に、基板上に付着し得る水分（吸着分子）を低減または無くすことができ、水分の影響がない良好な特性を有するデバイスを作製することができる。
［００２６］
疎水性基板としては、例えば、パリレン（接触角８０～９０度程度）、フッ素系ポリマーのＣＹＴＯＰ（登録商標）（接触角１１０度）等が挙げられる。
くは０．００５ｍｍ２以上、より好ましくは０．５ｍｍ２以上、さらに好ましくは２．０ｍｍ２以上の連続面積のシングルドメインを有する。当然理解されるべきことであるが、本開示の有機半導体デバイスにおける有機半導体単結晶膜は、上記好ましい連続面積のシングルドメインを有する有機半導体単結晶膜が分離されて有機半導体デバイスに組み込まれていてもよい。例えば、上記好ましい連続面積のシングルドメインを有する有機半導体単結晶膜が、複数片の有機半導体単結晶膜に分離されて有機半導体デバイスに組み込まれたものでもよく、及び／または上記好ましい連続面積のシングルドメインを有する有機半導体単結晶膜の不要な部分がフォトリソグラフィ等によりエッチングされ、複数片の有機半導体単結晶膜に分離されて有機半導体デバイスに組み込まれたものでもよい。有機半導体デバイス内で各有機半導体膜が分離されていることで、他の素子と電気的に孤立させることができる。分離された各有機半導体単結晶膜が、結晶軸の方向が揃った単結晶膜から得られていることは、単結晶Ｘ線回折、電子線回折で測定することや偏光顕微鏡での観察によって確認できる。
［００２２］
本開示の有機半導体デバイスにおける有機半導体単結晶膜は、好ましくは０．５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上、より好ましくは３．０ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上、さらに好ましくは５．０ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上、さらにより好ましくは７．５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上、さらにより好ましくは１０ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上の移動度を示す。有機半導体単結晶膜の移動度は、有機電界効果トランジスタの測定結果から算出することができる。
［００２３］
本開示の有機半導体デバイスにおいて、基板の有機半導体単結晶膜と接する面の少なくとも一部は、疎水性、溶剤可溶性、非耐熱性、またはそれらの組み合わせの特性を有する。好ましくは、基板の有機半導体単結晶膜と接する面の全体が、疎水性、溶剤可溶性、非耐熱性、またはそれらの組み合わせの特性を有し、より好ましくは、基板全体が、疎水性、溶剤可溶性、非耐熱性、またはそれらの組み合わせの特性を有する。
［００２４］
本願において疎水性とは、好ましくは８０度以上の接触角、より好ましくは９０度以上の接触角、さらに好ましくは１００度以上、さらにより好ましくは１１０度以上、さらにより好ましくは１５０度以上の接触角を有し得る。
［００２５］
本開示の有機半導体デバイスにおける基板の有機半導体単結晶膜と接する面の少なくとも一部、好ましくは基板の有機半導体単結晶膜と接する面の全体、より好ましくは基板全体が前記好ましい範囲の疎水性を示すことにより、疎水性基板上に配置した有機半導体単結晶膜を用いてデバイスを作製する場合に、基板上に付着し得る水分（吸着分子）を低減または無くすことができ、水分の影響がない良好な特性を有するデバイスを作製することができる。
［００２６］
疎水性基板としては、例えば、パリレン（接触角８０～９０度程度）、フッ素系ポリマーのＣＹＴＯＰ（登録商標）（接触角１１０度）等が挙げられる。
Claims (13)
- 基板、及び
前記基板上の有機半導体単結晶膜
を含み、
前記有機半導体単結晶膜の平均膜厚が２～１００ｎｍであり、
前記基板の前記有機半導体単結晶膜と接する面の少なくとも一部が、疎水性、溶剤可溶性、非耐熱性、またはそれらの組み合わせである、
有機半導体デバイス。 - 前記有機半導体単結晶膜の面積が２ｍｍ２以上である、請求項１に記載の有機半導体デバイス。
- 塗布法を用いて、親水性且つ非水溶性の第１の基板上に、平均膜厚が２～１００ｎｍの有機半導体単結晶膜を形成すること、及び
前記第１の基板と前記有機半導体単結晶膜との界面に水を適用して、前記有機半導体単結晶膜を前記第１の基板から分離させること
を含む、有機半導体単結晶膜の製造方法。 - 前記有機半導体単結晶膜の面積が２ｍｍ２以上である、請求項３に記載の有機半導体単結晶膜の製造方法。
- 前記第１の基板の接触角は前記有機半導体単結晶膜の接触角よりも小さく、前記第１の基板と前記有機半導体単結晶膜との接触角の差が８０度以上である、請求項３または４に記載の有機半導体単結晶膜の製造方法。
- 前記第１の基板と前記有機半導体単結晶膜との界面に水を適用することが、前記有機半導体単結晶膜を形成した前記第１の基板を水中に浸漬することを含む、請求項３～５のいずれか一項に記載の有機半導体単結晶膜の製造方法。
- 請求項３～６のいずれか一項に記載の有機半導体単結晶膜の製造方法で製造する前記有機半導体単結晶膜を第２の基板上に配置することを含み、
前記第２の基板の前記有機半導体単結晶膜と接する面の少なくとも一部が、疎水性、溶剤可溶性、非耐熱性、またはそれらの組み合わせである、
有機半導体デバイスの製造方法。 - 前記有機半導体単結晶膜を第２の基板上に配置することが、前記第１の基板上に形成した前記有機半導体単結晶膜に接するように前記第２の基板を配置しながら、前記第１の基板と前記有機半導体単結晶膜との界面に水を適用して前記有機半導体単結晶膜を前記第１の基板から分離させて第２の基板上に配置することを含む、請求項７に記載の有機半導体デバイスの製造方法。
- 前記第２の基板の前記有機半導体単結晶膜と接する面の少なくとも一部に、凹部、凸部、凹凸部、及び電極のうち少なくとも１つを有する、請求項７または８に記載の有機半導体デバイスの製造方法。
- 前記有機半導体単結晶膜は、０．００５ｍｍ２以上の連続面積のシングルドメインを有する、請求項１または２に記載の有機半導体デバイス。
- 前記有機半導体単結晶膜は、４ｎｍ以上２０ｎｍ以下の平均膜厚を有する、請求項１、２、または１０に記載の有機半導体デバイス。
- 前記有機半導体単結晶膜は、厚み方向に１分子層～５分子層を有する、請求項１、２、１０または１１に記載の有機半導体デバイス。
- 前記有機半導体単結晶膜の１分子層の厚みは２～６ｎｍである、請求項１、２、１０、１１、または１２に記載の有機半導体デバイス。
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